TW202112830A - 發光元件的顏色轉換層 - Google Patents

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Abstract

光可固化組合物包括奈米材料、一或更多（甲基）丙烯酸酯單體以及光引發劑，該奈米材料被選擇為回應於在紫外線或可見光範圍內的第二波長帶中的輻射的吸收而發射在可見光範圍內的第一波長帶中的輻射，該光引發劑回應於第二波長帶中的輻射吸收而引發一或更多（甲基）丙烯酸酯單體的聚合。第二波長帶不同於第一波長帶。發光元件包括複數個發光二極體和與表面接觸的固化的光可固化組合物，透過該表面從各個發光二極體發射出處於紫外線或可見光範圍內的第一波長帶中的輻射。

Description

發光元件的顏色轉換層
本揭示總體上係關於用於包括有機發光元件的發光元件的顏色轉換層。
發光二極體（LED）面板使用LED陣列，其中各個LED提供可單獨控制的像素元件。這樣的LED面板可以用於電腦，觸摸面板元件、個人數位助理（PDA）、手機、電視監視器等。
與OLED相比，使用基於III-V半導體技術的微米級LED（也稱為微型LED）的LED面板將具有多種優勢，例如，更高的能效、亮度和壽命以及更少的可以簡化製造的顯示堆疊中的材料層。然而，製造微型LED面板存在挑戰。具有不同顏色發射的微型LED（例如，紅色、綠色和藍色像素）需要透過單獨的處理在不同的基板上製造。將微型LED元件的多種顏色整合到單個面板上需要一個拾取與放置步驟，以將微型LED元件從其原始供體基板轉移到目標基板。這通常涉及修改LED結構或製造處理，例如引入犧牲層以簡化晶片釋放。此外，對放置精度的嚴格要求（例如，小於1 um）限制了產量、最終良率或兩者。
繞過拾取與放置步驟的替代方法是在由單色LED製成的基板上的特定像素位置選擇性地沉積顏色轉換劑（例如，量子點、奈米結構，光致發光材料或有機物質）。單色LED可以產生相對短的波長的光，例如紫色或藍色光，並且顏色轉換劑可以將該短波長的光轉換為更長的波長的光，例如用於紅色或綠色像素的紅色或綠色的光。可以使用高分辨率遮蔽光罩或可控噴墨或氣溶膠噴射印刷來進行顏色轉換劑的選擇性沉積。
在第一一般態樣中，光可固化組合物包含：奈米材料，被選擇為回應於在紫外線或可見光範圍內的第二波長帶中的輻射的吸收而發射在可見光範圍內的第一波長帶中的輻射；一或更多（甲基）丙烯酸酯單體；以及光引發劑，回應於第二波長帶中的輻射吸收而引發一或更多（甲基）丙烯酸酯單體的聚合。第二波長帶不同於第一波長帶。
第一一般態樣的實施方式可以包括以下特徵中的一或更多者。
在一些實施方式中，光可固化組合物包含約0.1 wt％至約10 wt％的奈米材料、約0.5 wt％至約5 wt％的光引發劑和約1 wt％至約90 wt％的一或更多（甲基）丙烯酸酯單體。在一些情況下，光可固化組合物包含約1 wt％至約2 wt％的奈米材料。光可固化組合物還可包含溶劑。
在某些實施方式中，光可固化組合物包含約0.1 wt％至約10 wt％的奈米材料，約0.5 wt％至約5 wt％的光引發劑、約1 wt％至約10 wt％的一或更多（甲基）丙烯酸酯單體和約10 wt％至約90 wt％的溶劑。在一些情況下，光可固化組合物包含約2 wt％至約3 wt％的一或更多（甲基）丙烯酸酯單體。
奈米材料通常包括一或更多III-V族化合物。在一些情況下，奈米材料選自由奈米顆粒、奈米結構和量子點組成的群組。合適的奈米結構包括奈米片、奈米棒、奈米管、奈米線和奈米晶體。奈米材料可以由量子點組成。每個量子點通常包括與量子點的外表面耦合的一或更多配位體，其中該等配位體選自由硫代烷基化合物和羧基烷烴組成的群組。
光可固化組合物可包含一或更多交聯劑、一或更多色散劑、一或更多雜散光吸收劑或其任何組合。在室溫下，光可固化組合物的黏度通常在約10 cP至約150 cP的範圍內。光可固化組合物的表面張力通常在約20 mN/m至約60 mN/m的範圍內。
在第二一般態樣中，一種發光元件包括：複數個發光二極體；以及與表面接觸的固化組合物，透過該表面從發光二極體的每一者發射在紫外線或可見光範圍中的第一波長帶中的輻射。經固化組合物包括：奈米材料，其被選擇為回應於來自發光二極體的每一者的在第一波長帶中的輻射的吸收而發射可見光範圍中的第二波長帶中的輻射；光聚合物；以及光引發劑的組成（例如，碎片），其中光引發劑回應於第一波長帶中的輻射吸收而引發光聚合物的聚合。第二波長帶不同於第一波長帶。
第二一般態樣的實施方式可以包括以下特徵中的一或更多者。
該發光元件可以包括另外的複數個發光二極體和與表面接觸的另外的經固化組合物，透過該表面從每個另外的發光二極體發射第一波長帶中的輻射。另外的經固化組合物包括：另外的奈米材料，其被選擇為回應於來自發光二極體的每一者的在第一波長帶中的輻射的吸收而發射可見光範圍中的第三波長帶中的輻射；另外的光聚合物；以及另外的光引發劑的組成，其中另外的光引發劑回應於第一波長帶中的輻射吸收而引發光聚合物的聚合。第三波長帶可以不同於第二波長帶。經固化組合物的厚度通常在約10 nm至約100微米的範圍內。
根據說明書和附圖以及申請專利範圍，其他態樣、特徵和優點將是顯而易見的。
下面描述各種實施方式。可以預期的是，一個實施方式的元素和特徵可以有益地併入其他實施方式中，而無需進一步敘述。
如上所述，可以使用高分辨率遮蔽光罩或可控制的噴墨或氣溶膠噴射印刷來進行顏色轉換劑的選擇性沉積。不幸的是，遮蔽光罩容易出現對準精度和可擴展性的問題，而噴墨和氣溶膠噴射技術則存在分辨率（噴墨），精度（噴墨）和生產量（氣溶膠噴射）的問題。為了製造微型LED顯示器，需要新技術來精確且成本有效地將用於不同顏色的顏色轉換劑提供到基板（例如大面積基板或柔性基板）上的不同像素上。
可以解決這些問題的技術是在具有單色微型LED陣列的基板上塗覆一層包含用於第一顏色的顏色轉換劑（CCA）的光可固化流體，然後打開選定的LED以觸發原位聚合並將CCA固定在所選子像素附近。可以去除未選定子像素上的未固化流體，然後可以對不同顏色的CCA重複相同的處理，直到晶片上的所有子像素都覆蓋有所需顏色的CCA。該技術可以克服對準精度，產量和可伸縮性方面的挑戰。
圖1示出了微型LED顯示器10，該微型LED顯示器10包括佈置在底板16上的單個微型LED 14的陣列12（見圖2A和圖2B）。微型LED 14已經與底板電路系統18整合在一起，使得每個微型LED 14可以被單獨尋址。例如，底板電路系統18可以包括帶有薄膜電晶體的TFT有源矩陣陣列和用於每個微型LED的儲存電容器（未示出）、行位址和列位址線18a、行和列驅動器18b等，以驅動微型LED 14。可替換地，微型LED 14可以由底板電路系統18中的無源矩陣驅動。可以使用習知的CMOS處理來製造底板16。
圖2A和圖2B示出了具有各個微型LED 14的微型LED陣列12的一部分12a。所有的微型LED 14被製造為具有相同的結構，以產生相同的波長範圍（這可以稱為「單色」微型LED）。例如，微型LED 14可以產生紫外（UV）範圍內的光，例如近紫外範圍內的光。例如，微型LED 14可以產生365至405 nm範圍內的光。作為另一個實例，微型LED 14可以產生紫色或藍色範圍內的光。微型LED可以產生具有20至60 nm的光譜帶寬的光。
圖2B示出了可以提供單個像素的微型LED陣列的一部分。假設微型LED顯示器是三色顯示器，則每個像素包括三個子像素，每個子像素用於每種顏色，例如，每個子像素用於藍色、綠色和紅色通道。這樣，像素可以包括三個微型LED 14a、14b、14c。例如，第一微型LED 14a可以對應於藍色子像素，第二微型LED 14b可以對應於綠色子像素，並且第三微型LED 14c可以對應於紅色子像素。但是，以下論述的技術適用於使用大量顏色（例如，四種或更多種顏色）的微型LED顯示器。在這種情況下，每個像素可以包括四個或更多個微型LED，每個微型LED對應於相應的顏色。另外，下面論述的技術適用於僅使用兩種顏色的微型LED顯示器。
通常，單色微型LED 14可以產生波長範圍內的光，該光的峰值的波長不大於意欲用於顯示器的最高頻率顏色的波長，例如，紫色或藍色光。顏色轉換劑可以將這種短波長的光轉換為更長的波長的光，例如，對於紅色或綠色子像素的紅色或綠色的光。如果微型LED產生紫外光，則可以使用顏色轉換劑將紫外光轉換為藍色子像素的藍光。
垂直的隔離壁20形成在相鄰的微型LED之間。隔離壁提供光學隔離，以在下面論述的原位聚合期間幫助局部聚合且減少光學串擾。隔離壁20可以是光阻或金屬，並且可以透過常規的微影處理來沉積。如圖2A所示，壁20可以形成矩形陣列，每個微型LED 14在由壁20界定的單獨的凹槽22中。其他陣列幾何形狀，例如六邊形或偏移矩形陣列也是可能的。下文更詳細地論述了用於底板整合和隔離壁形成的可能處理。
壁的高度H可以為約3至20 μm。壁的寬度W可以為約2至10 μm。高度H可以大於寬度W，例如，壁的縱橫比可以為1.5：1至5：1。壁的高度H足以阻擋來自一個微型LED的光到達相鄰的微型LED。
圖3A至圖3H示出了在微型LED陣列上選擇性地形成顏色轉換劑（CCA）層的方法。最初，如圖3所示，第一光可固化流體30a沉積在已經與底板電路系統整合在一起的微型LED 14的陣列上。第一光可固化流體30a的深度D可大於隔離壁20的高度H。
參考圖4A至圖4C，光可固化流體（例如，第一光可固化流體30a，第二光可固化流體30b，第三光可固化流體30c等）包括一或更多單體32、用於在對應於微型LED 14的發射的波長的照明下觸發聚合的光引發劑34、和顏色轉換劑36a。
當進行聚合時，單體32將增加流體30a的黏度，例如，流體30a可以被固化或形成凝膠狀網路結構。單體32通常是（甲基）丙烯酸酯單體，並且可以包括一或更多單（甲基）丙烯酸酯、二（甲基）丙烯酸酯、三（甲基）丙烯酸酯、四（甲基）丙烯酸酯或其組合。單體32由負性光阻（例如，SU-8光阻）提供。合適的單（甲基）丙烯酸酯的實例包括（甲基）丙烯酸異冰片酯、（甲基）丙烯酸環己基酯、（甲基）丙烯酸三甲基環己基酯、二乙基（甲基）丙烯醯胺、二甲基（甲基）丙烯醯胺和（甲基）丙烯酸四氫糠酯。單體32可以用作交聯劑或其他反應性化合物。合適的交聯劑的實例包括聚乙二醇二（甲基）丙烯酸酯（例如，二乙二醇二（甲基）丙烯酸酯或三丙二醇二（甲基）丙烯酸酯）、N，N’-亞甲基雙-（甲基）丙烯醯胺、季戊四醇三（甲基）丙烯酸酯和季戊四醇四（甲基）丙烯酸酯。合適的反應性化合物的實例包括聚乙二醇（甲基）丙烯酸酯、乙烯基吡咯烷酮、乙烯基咪唑、苯乙烯磺酸酯、（甲基）丙烯酰胺、烷基（甲基）丙烯酰胺、二烷基（甲基）丙烯酰胺、（甲基）丙烯酸羥乙酯、丙烯酸嗎啉代乙酯和乙烯基甲酰胺。
光引發劑34可回應於諸如紫外線輻射、紫外線-LED輻射、可見光輻射和電子束輻射的輻射而引發聚合。在一些情況下，光引發劑34回應於紫外線或可見輻射。光引發劑34的實例包括Irgacure 184、Irgacure 819、Darocur 1173、Darocur 4265、Darocur TPO、Omnicat 250和Omnicat 550。在光可固化流體固化之後，光引發劑34的組成可以存在於經固化的光可固化流體（光聚合物）中，其中該等組成是在光引發處理中在光引發劑中的鍵斷裂期間形成的光引發劑的片段。
顏色轉換劑（例如，36a、36b、36c等）是回應於紫外線輻射或第二可見波長帶中的可見輻射的吸收而在第一可見波長帶中發射可見輻射的材料。紫外線輻射通常具有在200 nm至400 nm範圍內的波長。可見輻射通常具有在400 nm至800 nm範圍內的波長或波長帶。第一可見波長帶與第二可見波長帶不同（例如，更具能量）。即，顏色轉換劑是可以將來自微型LED 14的較短波長的光轉換成較長波長的光（例如，紅色、綠色或藍色）的材料。在圖3A至圖3H所示的實例中，顏色轉換劑36將來自微型LED 14的紫外線光轉換為藍光。
顏色轉換劑36可以包括光致發光材料，例如有機或無機分子、奈米材料（例如，奈米顆粒、奈米結構、量子點）或其他合適的材料。合適的奈米材料通常包括一或更多III-V族化合物。合適的III-V族化合物的實例包括CdSe、CdS、InP、PbS、CuInP、ZnSeS和GaAs。在一些情況下，奈米材料包括一或更多選自由鎘、銦、銅、銀、鎵、鍺、砷、鋁、硼、碘化物、溴化物、氯化物、硒、碲和磷組成的群組的元素。在某些情況下，奈米材料包括一或更多鈣鈦礦。
量子點可以是均勻的或可以具有核-殼結構。量子點的平均直徑可以在約1 nm至約10 nm的範圍內。通常將一或更多有機配位體耦合至量子點的外表面。有機配位體促進量子點在溶劑中的色散。合適的有機配位體包括脂族胺、硫醇或酸化合物，其中脂族部分通常具有6至30個碳原子。合適的奈米結構的實例包括奈米片、奈米晶體、奈米棒、奈米管和奈米線。
可選地，光可固化流體（例如，30a、30b、30c等）可包含溶劑37。溶劑可以是有機或無機的。合適的溶劑的實例包括水、乙醇、甲苯、二甲基甲醯胺、甲基乙基酮或其組合。可以選擇溶劑以為光可固化流體提供所需的表面張力和/或黏度。溶劑還可以改善其他組成的化學穩定性。
任選地，光可固化流體可以包括雜散光吸收劑或紫外線阻斷劑。合適的雜散光吸收劑的實例包括色散黃3、色散黃7、色散橙13、色散橙3、色散橙25、色散黑9、色散紅1丙烯酸酯、色散紅1甲基丙烯酸酯、色散紅19、色散紅1、色散紅13、及色散藍1。合適的紫外線阻斷劑的實例包括苯并三唑基羥苯基化合物。
可選地，第一光可固化流體30a可以包括一或更多其他的功能成分38。作為一個實例，功能成分可影響顏色轉換層的光學性質。例如，功能成分可以包括具有足夠高的折射率（例如，至少約1.7）的奈米顆粒，以使顏色轉換層用作為調節輸出光的光路的光學層，例如提供微透鏡。合適的奈米顆粒的實例包括TiO2 、ZnO2 、ZrO2 、CeO2 或這些氧化物中的兩種或更多種的混合物。替代地或另外，奈米顆粒可以具有選擇的折射率，使得顏色轉換層用作減少全反射損耗的光學層，從而改善光提取。作為另一個實例，功能成分可以包括色散劑或表面活性劑以調節流體30a的表面張力。合適的色散劑或表面活性劑的實例包括矽氧烷和聚乙二醇。作為又一個實例，功能成分可以包括發出可見輻射的光致發光顏料。合適的光致發光顏料的實例包括硫化鋅和鋁酸鍶。
在一些情況下，光可固化流體包括約0.1 wt％至約10 wt％（例如，約1 wt％至約2 wt％）的顏色轉換劑（例如，奈米材料）、至多約90 wt％的一或更多單體，以及約0.5 wt％至約5 wt％的光引發劑。光可固化流體還可包含溶劑（例如，至多約10 wt％的溶劑）。
在一些情況下，光可固化流體包括約0.1 wt％至約10 wt％（例如，約1 wt％至約2 wt％）的顏色轉換劑（例如，奈米材料），約1 wt％至約10 wt％（例如，約2 wt％至約3 wt％）的一或更多單體、和約0.5 wt％至約5 wt％的光引發劑。光可固化流體還可包含溶劑（例如，至多約10 wt％的溶劑）。
光可固化流體可任選地包含約0.1 wt％至約50 wt％的交聯劑、反應性化合物或其組合。光可固化流體可任選地包括至多約5 wt％的表面活性劑或色散劑、約0.01 wt％至約5 wt％（例如，約0.1 wt％至約1 wt％）的雜散光吸收劑，或其任何組合。
在室溫下，光可固化流體的黏度通常在約10 cP（厘泊）至約2000 cP的範圍內（例如，約10 cP至約150 cP）。光可固化流體的表面張力通常在約每分鐘20毫牛頓（mN/m）至約60 mN/m（例如，約40 mN/m至約60 mN/m）的範圍內。固化後，經固化的光可固化流體的斷裂伸長率通常在約1％至約200％的範圍內。經固化的光可固化流體的拉伸強度通常在約1百萬帕斯卡（MPa）至約1十億帕斯卡（GPa）的範圍內。可以在一或更多層中施加光可固化流體，並且經固化的光可固化流體的厚度通常在約10 nm至約100微米（例如，約10 nm至約20微米、約10 nm至約1000 nm、或約10 nm至約100 nm）的範圍內。
返回圖3A，可以透過旋塗、浸塗、噴塗或噴墨處理將第一光可固化流體30a沉積在微型LED陣列上方的顯示器上。噴墨處理可以更有效地消耗第一光可固化流體30a。
接下來，如圖3B所示，底板16的電路系統用於選擇性地啟動第一複數個微型LED 14a。該第一複數個微型LED 14a對應於第一顏色的子像素。特別地，第一複數個微型LED 14a對應於用於由光可固化流體30a中的顏色轉換成分所產生的光的顏色的子像素。例如，假設流體30a中的顏色轉換成分會將來自微型LED 14的光轉換為藍光，則僅打開對應於藍色子像素的微型LED 14a。因為微型LED陣列已經與底板電路系統18整合在一起，所以可以向微型LED顯示器10供電，並且可以由微處理器施加控制信號以選擇性地打開微型LED 14a。
參照圖3B和圖3C，第一複數個微型LED 14a的啟動產生照明A（參見圖3B），其導致第一光可固化流體30a的原位固化以在每個經啟動的微型LED 14a上形成第一經固化的顏色轉換層40a（參見圖3C）。簡而言之，流體30a被固化以形成顏色轉換層40a，但是僅在所選擇的微型LED 14a上。例如，可以在每個微型LED 14a上形成用於轉換為藍光的顏色轉換層40a。
在一些實施方式中，固化是自限處理。例如，來自微型LED 14a的照明，例如紫外線照明，可以具有進入光可固化流體30a的有限的滲透深度。這樣，儘管圖3B示出了到達光可固化流體30a的表面的照明A，但這不是必須的。在一些實施方式中，來自所選擇的微型LED 14a的照明不到達其他微型LED 14b、14c。在這種情況下，隔離壁20可能不是必需的。
然而，如果微型LED 14之間的間隔足夠小，則隔離壁20可以肯定地阻擋來自所選擇的微型LED 14a的照明A以防到達將會在來自彼等其他的微型LED照明的穿透深度之內的其他微型LED上的區域。也可以包括隔離壁20，例如，僅作為防止照明到達其他微型LED上的區域的保證。
可以選擇第一複數個微型LED 14a的驅動電流和驅動時間，以使光可固化流體30a具有適當的光子劑量。用於固化流體30a的每個子像素的功率不必與微型LED顯示器10的顯示模式下的每個子像素的功率相同。例如，用於固化模式的每個子像素的功率可以高於用於顯示模式的每個子像素的功率。
參照圖3D，當固化完成並且形成第一經固化的顏色轉換層40a時，從顯示器10去除殘留的未固化的第一光可固化流體。這使其他微型LED 14b、14c暴露出，以用於後續沉積步驟。在一些實施方式中，簡單地用溶劑例如水、乙醇、甲苯、二甲基甲醯胺或甲基乙基酮或其組合將未固化的第一光可固化流體30a從顯示器沖洗掉。如果光可固化流體30a包括負性光阻，則沖洗流體可以包括用於光阻的光阻顯影劑。
參照圖3E和圖4B，重複以上關於3A至圖3D描述的處理，但是關於第二光可固化流體30b和關於啟動第二複數個微型LED 14b。沖洗後，在第二複數個微型LED 14b的每一個之上形成第二顏色轉換層40b。
第二光可固化流體30b類似於第一光可固化流體30a，但是包括顏色轉換劑36b，以將來自微型LED 14的較短波長的光轉換為不同第二顏色的較長波長的光。第二顏色可以是例如綠色。
第二複數個微型LED 14b對應於第二顏色的子像素。特別地，第二複數個微型LED 14b對應於用於由第二光可固化流體30b中的顏色轉換成分產生的光的顏色的子像素。例如，假設流體30a中的顏色轉換成分會將來自微型LED 14的光轉換為綠光，則僅打開對應於綠色子像素的彼等微型LED 14b。
參照圖3F和圖4C，可選地，再次重複以上關於圖3A至圖3D描述的處理，但關於第三光可固化流體30c且關於啟動第三複數個微型LED 14c。沖洗後，在第三複數個微型LED 14c的每一個上形成第三顏色轉換層40c。
第三光可固化流體30c類似於第一光可固化流體30a，但是包括顏色轉換劑36c，以將來自微型LED 14的較短波長的光轉換為不同的第三顏色的較長波長的光。第三顏色可以是例如紅色。
第三複數個微型LED 14c對應於第三顏色的子像素。特別地，第三複數個微型LED 14c對應於用於由第三光可固化流體30c中的顏色轉換成分產生的光的顏色的子像素。例如，假設流體30c中的顏色轉換成分會將來自微型LED 14的光轉換為紅色光，則僅打開彼等對應於紅色子像素的微型LED 14c。
在圖3A至圖3F所示的特定實例中，為每個顏色子像素沉積顏色轉換層40a、40b、40c。例如，當微型LED產生紫外光時，這是必需的。
然而，微型LED 14可以產生藍光而不是紫外光。在這種情況下，可以跳過由包含藍色顏色轉換劑的光可固化流體對顯示器10的塗覆，並且可以使用用於綠色和紅色子像素的光可固化流體來執行該處理。留下複數個沒有顏色轉換層的微型LED，例如，如圖3E所示。不執行圖3F所示的處理。例如，第一光可固化流體30a可以包括綠色CCA，並且第一複數個微型LED 14a可以對應於綠色子像素，且第二光可固化流體30b可以包括紅色CCA，而第二複數個微型LED 14b可以對應於紅色子像素。
假設流體30a，30b，30c包括溶劑，則一些溶劑可能被困於顏色轉換層40a，40b，40c中。參考圖3G，可以例如透過將微型LED陣列暴露於熱（例如透過IR燈）來蒸發該溶劑。來自顏色轉換層40a，40b，40c的溶劑的蒸發可導致層的收縮，使得最終層更薄。
溶劑的去除和顏色轉換層40a，40b，40c的收縮可以增加顏色轉換劑（例如，量子點）的濃度，從而提供更高的顏色轉換效率。另一方面，包括溶劑會允許在光可固化流體的其他成分的化學配方中（例如，在顏色轉換劑或可交聯成分中）具有更大的靈活性。
可選地，如圖3H所示，可以在所有微型LED 14的頂部上沉積紫外線阻擋層50。紫外線阻擋層50可以阻擋未被顏色轉換層40吸收的紫外線光。紫外線阻擋層50可以是布拉格反射器，或者可以簡單地是對紫外線光有選擇性吸收的材料（例如，苯并三唑基羥苯基化合物）。布拉格反射器可以將紫外線反射回微型LED 14，從而提高能量效率。其他層（例如雜散光吸收層、光致發光層和高折射率層）包括亦可選地沉積在微型LED 14上的材料。
因此，如本文所述，光可固化組合物包括奈米材料，該奈米材料被選擇為回應於紫外線或可見光範圍內的第二波長帶中的輻射的吸收而發射可見光範圍內的第一波長帶中的輻射，一或更多（甲基）丙烯酸酯單體，和光引發劑，其回應於第二波長帶中的輻射吸收而引發一或更多（甲基）丙烯酸酯單體的聚合。第二波長帶不同於第一波長帶。
在一些實施方式中，發光元件包括複數個發光二極體，以及與表面接觸的經固化組合物，透過該表面從每個發光二極體發射在紫外線或可見光範圍內的第一波長帶中的輻射。經固化組合物包括：奈米材料，其被選擇為回應於來自發光二極體的每一者的在第一波長帶中的輻射的吸收而發射可見光範圍中的第二波長帶中的輻射；光聚合物；以及光引發劑的組成（例如，碎片），其中光引發劑回應於第一波長帶中的輻射吸收而引發光聚合物的聚合。第二波長帶不同於第一波長帶。
在某些實施方式中，發光元件包括另外的複數個發光二極體和與表面接觸的另外的經固化組合物，透過該表面從每個另外的發光二極體發射第一波長帶中的輻射。另外的經固化組合物包括：另外的奈米材料，其被選擇為回應於來自發光二極體的每一者的在第一波長帶中的輻射的吸收而發射可見光範圍中的第三波長帶中的輻射；另外的光聚合物；以及另外的光引發劑的組成，其中另外的光引發劑的組成回應於第一波長帶中的輻射吸收而引發光聚合物的聚合。第三波長帶可以不同於第二波長帶。
圖5A至圖5E示出了在底板上製造微型LED陣列和隔離壁的方法。參考圖5A，該處理從將提供微型LED陣列的晶圓100開始。晶圓100包括基板102，例如矽或藍寶石晶圓，其上佈置有具有第一摻雜的第一半導體層104、有源層106和具有第二相反摻雜的第二半導體層108。例如，第一半導體層104可以是n摻雜的氮化鎵（n-GaN）層，有源層106可以是多量子阱（MQW）層106，且第二半導體層107可以是p-摻雜的氮化鎵（p-GaN）層108。
參考圖5B，蝕刻晶圓100以將層104、106、108劃分成單獨的微型LED 14，包括對應於第一，第二和第三顏色的第一，第二和第三複數個微型LED 14a，14b，14c。另外，可以沉積導電觸點110。例如，可以將p觸點110a和n觸點110b分別沉積到n-GaN層104和p-GaN層108上。
類似地，底板16被製造為包括電路系統18以及電觸點120。電觸點120可包括第一觸點120a，例如驅動觸點，和第二觸點120b，例如接地觸點。
參考圖5C，將微型LED晶圓100對準並放置成與底板16接觸。例如，第一觸點110a可以接觸第一觸點120a，且第二觸點110b可以接觸第二觸點120b。可以將微型LED晶圓100降低到與底板接觸，或反之亦然。
接下來，參考圖5D，去除基板102。例如，可以透過拋光基板102，例如透過化學機械拋光，來去除矽基板。作為另一實例，可以透過雷射剝離處理去除藍寶石基板。
最後，參考圖5E，隔離壁20形成在底板16上（微型LED 14已經附接至該底板）。透過諸如光阻的沉積、透過光微影法對光阻進行圖案化，以及透過顯影以去除光阻的與凹槽22相對應的部分的常規處理可形成隔離壁。然後，所得到的結構可以用作顯示器10，以用於圖3A至圖3H所述的處理。
圖6A至圖6D示出了另一種在底板上製造微型LED陣列和隔離壁的方法。該處理可以類似於以上針對圖5A至圖5E論述的處理，除以下所述外。
參考圖6A，該處理與上述處理類似地開始，其中晶圓100將提供微型LED陣列和底板16。
參考圖6B，隔離壁20形成在底板16上（微型LED 14尚未附接到其上）。
另外，蝕刻晶圓100以將層104、106、108劃分成單獨的微型LED 14，包括第一、第二和第三複數個微型LED 14a、14b、14c。然而，透過該蝕刻處理形成的凹槽130足夠深以容納隔離壁20。例如，蝕刻可以繼續，使得凹槽130延伸到基板102中。
接下來，如圖6C所示，將微型LED晶圓100對準並放置成與底板16接觸（或反之亦然）。隔離壁20裝配到凹槽130中。另外，微型LED的觸點110電連接到底板16的觸點120。
最後，參考圖6D，去除基板102。這將微型LED 14和隔離壁20留在底板16上。然後，所得到的結構可以用作顯示器10，以用於針對圖3A至圖3H所述的處理。
已經使用了定位的術語，例如垂直和橫向。但是，應當理解，這些術語是指相對定位，而不是相對於重力的絕對定位。例如，橫向是平行於基板表面的方向，而垂直是正交於基板表面的方向。
本領域技術人員將理解，前述實例是示例性的而非限制性的。例如： Ÿ儘管以上描述集中在微型LED上，但是該等技術可以應用於具有其他類型的發光二極體的其他顯示器，特別是具有其他微型發光二極體的顯示器，例如，跨越小於約10微米的LED。 Ÿ儘管以上描述假定顏色轉換層的形成順序是藍色，然後是綠色，然後是紅色，但是其他順序也是可能的，例如，藍色，然後是紅色，然後是綠色。另外，其他顏色也是可能的，例如橙色和黃色。
將理解的是，可以在不脫離本揭示的精神和範圍的情況下進行各種修改。
10:微型LED顯示器 12:陣列 12a:微型LED陣列12的一部分 14:微型LED 14a,14b,14c:微型LED 16:底板 18:底板電路系統 18a:行位址和列位址線 18b:行和列驅動器 20:壁 22:凹槽 30a:第一光可固化流體 30b:第二光可固化流體 30c:第三光可固化流體 32:單體 34:光引發劑 36:顏色轉換劑 36a,36b,36c:顏色轉換劑 37:溶劑 38:功能成分 40a,40b,40c:顏色轉換層 50:紫外線阻擋層 100:晶圓 102:基板 104:第一半導體層 106:有源層 108:第二半導體層 110:觸點 110a:p觸點 110b:n觸點 120:電觸點 120a:第一觸點 120b:第二觸點 130:凹槽 A:照明 D:深度 H:高度 W:寬度
圖1是已經與底板整合的微型LED陣列的示意性俯視圖。
圖2A是微型LED陣列的一部分的示意性俯視圖。
圖2B是圖2A的微型LED陣列的一部分的示意性截面視圖。
圖3A至圖3H示出了在微型LED陣列上選擇性地形成顏色轉換劑（CCA）層的方法。
圖4A至圖4C示出了光可固化流體的配方。
圖5A至圖5E示出了在底板上製造微型LED陣列和隔離壁的方法。
圖6A至圖6D示出了另一種在底板上製造微型LED陣列和隔離壁的方法。
各個附圖中相似的元件符號指示相似的元件。
國內寄存資訊(請依寄存機構、日期、號碼順序註記) 無 國外寄存資訊(請依寄存國家、機構、日期、號碼順序註記) 無
30a:第一光可固化流體
32:單體
34:光引發劑
36a:顏色轉換劑
37:溶劑
38:功能成分

Claims (20)

  1. 一種光可固化組合物，其包含： 一奈米材料，其被選擇為回應於在該紫外線或可見光範圍內的一第二波長帶中的輻射的吸收而發射在該可見光範圍內的一第一波長帶中的輻射，其中該第二波長帶不同於該第一波長帶； 一或更多（甲基）丙烯酸酯單體；和 一光引發劑，其回應於該第二波長帶中的輻射吸收而引發該一或更多（甲基）丙烯酸酯單體的聚合。
  2. 如請求項1所述的組合物，其中該組合物包含： 約0.1 wt％至約10 wt％的該奈米材料； 約0.5 wt％至約5 wt％的該光引發劑；和 約1 wt％至約90 wt％的該一或更多（甲基）丙烯酸酯單體。
  3. 如請求項2所述的組合物，其中該組合物包含約1 wt％至約2 wt％的該奈米材料。
  4. 如請求項2所述的組合物，其中該組合物還包含一溶劑。
  5. 如請求項4所述的組合物，其中該組合物包含： 約0.1 wt％至約10 wt％的該奈米材料； 約0.5 wt％至約5 wt％的該光引發劑； 約1 wt％至約10 wt％的該一或更多（甲基）丙烯酸酯單體；和 約10 wt％至約90 wt％的該溶劑。
  6. 如請求項5所述的組合物，其中該組合物包含約2 wt％至約3 wt％的該一或更多（甲基）丙烯酸酯單體。
  7. 如請求項1所述的組合物，其中該奈米材料包含一或更多III-V族化合物。
  8. 如請求項1所述的組合物，其中該奈米材料選自由奈米顆粒、奈米結構和量子點組成的該群組。
  9. 如請求項8所述的組合物，其中該等奈米結構選自由奈米片、奈米棒、奈米管、奈米線和奈米晶體組成的該群組。
  10. 如請求項8所述的組合物，其中該奈米材料包含量子點。
  11. 如請求項10所述的組合物，其中每個該等量子點包含一或更多配位體，其與該量子點的一外表面耦合，其中該等配位體選自由硫代烷基化合物和羧基烷烴組成的該群組。
  12. 如請求項1所述的組合物，其中該奈米材料發射紅色、綠色或藍色光。
  13. 如請求項1所述的組合物，進一步包含一或更多交聯劑。
  14. 如請求項1所述的組合物，其進一步包含一或更多色散劑。
  15. 如請求項1所述的組合物，其進一步包含一或更多雜散光吸收劑。
  16. 如請求項1所述的組合物，其中該組合物的一黏度在室溫下為約10 cP至約150 cP的一範圍內。
  17. 如請求項1所述的組合物，其中該組合物的一表面張力在約20 mN/m至約60 mN/m的一範圍內。
  18. 一種發光元件，包括： 複數個發光二極體；和 一經固化組合物，其與一表面接觸，透過該表面從該等發光二極體之每一者發射出在該紫外線或可見光範圍內的一第一波長帶中的輻射，其中，該經固化組合物包括： 一奈米材料，其被選擇為回應於來自每個該等發光二極體的該第一波長帶中的該輻射的吸收而在該可見光範圍內發射一第二波長帶中的輻射； 一光聚合物；和 一光引發劑的組成，其回應於該第一波長帶中的輻射吸收而引發該光聚合物的聚合。
  19. 如請求項18所述的元件，還包括： 另外的複數個發光二極體；和 一另外的經固化組合物，其與一表面接觸，透過該表面從該等另外的發光二極體之每一者發射該第一波長帶中的輻射，其中該另外的經固化組合物包括： 一另外的奈米材料，其被選擇以回應於來自該等發光二極體的每一者的該第一波長帶中的輻射的吸收而發射該可見光範圍中的一第三波長帶中的輻射； 一另外的光聚合物；和 一另外的光引發劑的組成，其回應於在該第一波長帶中的輻射吸收而引發該光聚合物的聚合。
  20. 如請求項18所述的元件，其中該經固化組合物的一厚度在約10 nm至約100微米的一範圍內。
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